. Aunque el término
, la nanoelectrónica se refiere, a menudo, a transistores de tamaño tan reducido que se necesita un estudio más exhaustivo de las interacciones
. Es por ello que transistores actuales (como por ejemplo
), no son listados en esta categoría, a pesar de contar con un tamaño menor que 90 o 65 nm.
A los dispositivos nanelectrónicos se les considera una
tecnología disruptiva ya que los ejemplos actuales son sustancialmente diferentes que los transistores tradicionales. Entre ellos, cabe destacar la electrónica de
semiconductores de moléculas hibridas,
nanotubos /
nanohilos de una dimensión o la
electrónica molecular avanzada. El sub-voltaje y la nanoelectrónica de sub-voltaje profundo son campos específicos e importantes de
I+D, y la aparición de nuevos
circuitos integrados operando a un nivel de
consumo energético por procesamiento de un
bit próximo al teórico (fundamental, tecnológico, diseño metodológico, arquitectónico, algorítmico) es inevitable. Una aplicación de importancia que pueda beneficarse finalmente de esta tecnología, en lo referente a operaciones lógicas, es la
computación reversible.
Aunque todas estas actividades son muy prometedoras aun están bajo
desarrollo y no van a estar disponibles en el mercado en un futuro próximo. Por ejemplo, se estima que el proceso de reducción de transistores de 22 nm a 16 nm será de 6 años, en vez de 2 como habitualmente se tarda en reducir. Puesto que el Silicio no opera bien a menos de 22 nm, tiene que investigarse otro método como uso de
grafeno o High-K
♦ACERCAMIENTOS A LA NANOELECTRONICA
Nanofabricación
Por ejemplo,
transistor de un electrón (basado en el principio de bloqueo de
Coulomb), que involucran la operación de un transistor con un único electrón. Los
sistemas nanoelectromecánicos también pertenecen a esta categoría.
La nanofabricación puede ser usada para fabricar vectores paralelos de
nanohilos ultradensos, como una alternativa a la síntesis individual de nanohilos.
[1] [2]
Electrónica de nanomateriales
Además de ser diminutos y permitir a un mayor número de transistores ser agrupados en un único
chip, la estructura uniforme y simétrica de
nanotubos permite una mayor
mobilidad de electrones, una constante
dieléctrica mayor (mayor frecuencia) y una característica simétrica
electrón/
hueco.
[3]
Las
nanopartículas también pueden usarse como
punto quántico
Electrónica molecular
Los dispositivos unímoleculares son una posibilidad adicional. Estas estructuras harían un uso importante de
autoensamblaje molecular, diseñando los subcomponentes para la construcción de una estructura mayor o incluso un sistema completo por si solo. Esto puede ser muy útil para
computación reconfigurable, y podría incluso reemplazar la tecnología actual de
FPGA.
La electrónica molecular
[4] es una nueva tecnología que se encuentra en su fase inicial, pero es alentadora para la consecución de verdaderos sistemas de electrónica molecular en el futuro. Una de las aplicaciones de electrónica molecular mas prometedoras fue propuesta por Ari Aviram, investigador de
IBM, y por
Mark Ratner,
químico teórico en sus publicaciones de
1974 y
1988 Molecules for Memory, Logic and Amplification (al español, Moléculas para Memoria, Lógica y Amplificación).
[5] [6]
Éste es un de los múltiples caminos en los que un
diodo / transistor a nivel molecular podría sintetizarse por la
química orgánica. Se ha propuesto un sistema modelo con una estructura de carbón
spiro con un diodo molecular de una longitud a lo largo de aproximadamente medio nanómetro, que podría conectarse con cables moleculares de
politiofeno. Cálculos teóricos mostraron que el diseño es, en principio, válido y que hay esperanzas de que puede un sistema así pueda funcionar.
Otras aproximaciones
La tecnología
nanoiónica estudia el transporte de
iones en lugar de electrones en sistemas a nanoescala.
La tecnología
nanofotónica estudia el comportamiento de
luz a nanoescala, desarrollando dispositivos que se basen en este comportamiento.
♦DISPOSITIVOS NANOELECTRONICOS
Radios
Se han desarrollado
nanoradios basados en
nanotubos de carbón.
[7]
Computadores
La nanoelectrónica promete ayudar a crear
CPUs más potentes que los que puedan fabricarse con técnicas de
fabricación de circuitos integrados convencionales. Actualmente se están investigando una seria de posibilidades incluyendo nuevas formas de
nanolitografía, así como el uso de
nanomateriales tales como
nanohilos o
pequeñas moléculas, en lugar de los tradicionales componentes de
tecnología CMOS. Los
transistores de efecto campo han hecho uso de ambos, semiconductores de nanotubos de carbón
[8] y semiconductores de
nanohilos heteroestructurados.
[9]
Producción energética
Se esta investigando la posibilidad de usar nanocables y otros materiales a nanoescala con la esperanza de crear
células solares más baratas y eficientes que las que son posibles con células solares planas de
silicio.
[10] Se da por hecho que un tecnología solar más eficiente seria de gran importancia para satisfacer las necesidades globales de energía.
También se esta investigando la producción energética para dispositivos que operarían
in vivo, denominados
bio-nano generadores.
Diagnosis médica
Hay un enorme interés en crear dispositivos nanoeléctricos
[11] [12] [13] que puedan detectar concentraciones de
biomoleculas en
tiempo real para su uso en la diagnosis medica,
[14] es por ello por lo que surge el concepto de
nanomedicina.
[15] Una línea paralela de investigación persigue la creación de dispositivos nanoelectrónicos que puedan interactuar con
células individuales para su uso en la investigación biológica básica.
[16] A estos dispositivos se les denomina
nanosensores. Una miniturización a esta escala respecto a sensores
proteomicos 'in vivo
permitiría nuevos avances en el seguimiento de la salud y en tecnologías militares y de vigilancia.